论文摘要
等离子熔射快速制造技术是一种具有良好的材料适应性和生产经济性的先进制造技术。由于等离子熔射的物理工艺过程非常复杂,因此通过模拟方法获得合理的工艺参数和制造轨迹是一种重要手段。同时,应用熔射机器人可以精确地执行通过模拟结果制定的制造方案,得到性能优越的熔射产品。另外,数值模拟方法还具有大幅降低试制周期和试制材料成本等优势。本研究将等离子熔射过程数值模拟、熔射参数优化设计和机器人直接控制等软件功能单元集成到统一平台RDM（Robotic Digital Manufacturing）,实现制造过程的集成设计、控制和数据管理,提高生产效率。本集成软件采用面向对象技术,在Visual C++平台上进行机器人等离子熔射加工软件RDM的研究开发。将已经建立的等离子熔射过程数值模拟软件、基于STL切片机器人加工轨迹规划程序和机器人熔射路径优化程序等作为基本功能模块,开发一个集成平台将各功能单元程序集成起来,通过数据接口设计来消除各功能程序输入输出数据结构的异构性,实现各单元之间的数据的透明访问,实现机器人等离子熔射加工平台集成化。制定友好的人机交互策略,使平台操作路线清晰,简洁高效。应用OOP技术实现的RDM软件具有良好的可移植性和系统可扩展性。本文的RDM设计方案包含等离子熔射离线工艺设计模块和等离子熔射在线制造控制模块两部分。其中离线模块包括:等离子熔射过程数值模拟、熔射各项参数设计、机器人加工轨迹的规划、机器人运动仿真四个子模块;在线模块有:机器人工作过程的实时监测、参数采样功能及机器人工作状态信息变化的实时响应及控制功能,实现集加工路径规划、机器人代码生成、机器人路径仿真、喷涂过程模拟、加工控制和加工实时检测于一体,以期最终与实际加工工艺相结合,改善机器人等离子熔射制模的加工工艺。其中完成的具体研究工作如:集成研究室早期的机器人加工路径规划、等离子熔射数值模拟程序;添加机器人路径自适应规划功能;对生成的海量模拟结果数据提供数据处理功能,并对应力场进行校核、显示模拟结果;设计在线控制模块;实现对系统中各子模块的参数及人机交互数据的统一管理,使之具备完善的数据访问及管理能力;设计友好人机交互的多功能综合界面。